冬眠温度和持续时间对普通壁蜥（Podarcis muralis）氧化状态的影响

气候变化对温带变温动物物候的影响及其生理机制研究。壁虎 lizard（Podarcis muralis）冬眠温度和持续时间对氧化平衡的影响分析。抗氧化酶活性、脂质氧化损伤和红ox稳态维持机制。 lizard生理可塑性与全球变暖适应性研究。抗氧化防御系统与冬眠生态调控。

　　

Jelena P. Gavri?-?ampar|Marko An?elkovi?|Branka R. Gavrilovi?|Tijana B. Radovanovi?|Mihailo Mili?evi?|Tamara G. Petrovi?|Marko D. Proki?|Svetlana Despotovi?

塞尔维亚贝尔格莱德大学“Sini?a Stankovi?”生物研究所生理学系 – 塞尔维亚共和国国家研究所，地址：Bulevar despota Stefana 142，11108，贝尔格莱德

摘要

全球变暖预计会改变温带变温动物的物候现象，使春季苏醒时间提前，秋季进入冬眠的时间推迟。然而，这种变化对爬行动物的生理影响尚不明确，尤其是在氧化平衡方面。我们研究了冬眠温度和持续时间对普通壁蜥（Podarcis muralis）氧化状态的影响。在冬眠前及实验模拟的冬季条件下（温度约为2.5°C vs 5.5°C，持续时间分别为三个月和四个月），测量了肝脏和尾巴中的氧化指标，这些条件代表了寒冷短暂、温和短暂、寒冷长期和温和长期三种冬季情景。冬眠持续时间对抗氧化防御机制的影响并不一致，检测到肝脏中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽以及尾巴中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽的变化。温度的影响较为温和，表现为肝脏中谷胱甘肽含量和尾巴中过氧化氢酶活性的上升，且与冬眠持续时间没有显著交互作用。寒冷的冬季条件与肝脏中脂质氧化损伤增加相关，但这种反应并非在所有处理组中都出现。重要的是，大多数氧化参数仍与冬眠前的值相当，只有在寒冷短暂条件下观察到谷胱甘肽水平显著下降。总体而言，Podarcis muralis在对比鲜明的冬季温度和时间条件下能够维持氧化还原稳态，显示出其对环境变化的强大生理适应性和韧性，强调了爬行动物在应对气候变化带来的氧化挑战方面的能力。

引言

气候变化对生物群落构成了挑战，并可能对生物多样性造成深远影响，因为它会影响动物生态学的多个方面（Rugiero等人，2013；Gao等人，2015）。全球变暖对爬行动物生物多样性的影响尚不清楚，但据预测到2080年将有20%的蜥蜴物种面临灭绝风险（Sinervo等人，2010；Li等人，2024）。作为变温动物，蜥蜴的体温主要受环境温度控制，这直接影响其生理过程和生活史特征（Shine，2005；Mesquita等人，2016；Zhan等人，2024）。虽然蜥蜴可以通过调节体温来应对温度变化，但它们无法通过代谢产生热量，这使得它们容易受到温度波动的影响，因此成为研究当前全球变暖过程影响的理想对象（Abram等人，2017；Burraco等人，2020；Mi等人，2022；Ritchie和Friesen，2022；Li等人，2024）。由于温度上升，蜥蜴更多时间待在阴凉处或避难所中以避免过热，这减少了它们的活动机会和觅食、交配的机会（Vacheva等人，2025），可能导致能量需求无法满足、身体状况恶化以及繁殖能力下降，从而可能成为局部蜥蜴物种灭绝的主要因素（Walker等人，2015）。与气候变化相关的其他因素，如水资源短缺，会加剧这些负面影响，因为脱水后的蜥蜴对温度的偏好会降低（Lorenzon等人，1999；Sannolo和Carretero，2019）。此外，一些蜥蜴物种即使在温度适宜的微生境中，夏季也会接近其体温上限（Doucette等人，2023）。以往的研究主要集中在平均温度和最高温度变化对蜥蜴的影响上（Sinervo等人，2010；Mi等人，2022；Murali等人，2023），而最低温度的变化（如冬季变温和）则较少被关注。

许多动物通过进入休眠状态来抑制新陈代谢以应对环境挑战并节省能量（Ruf和Geiser，2015；Staples，2016；Jiang等人，2023）。冬眠是一种极端的新陈代谢减缓机制，是对低温和资源稀缺的关键适应性生理反应（Turbill等人，2011；Vaziri等人，2024）。在哺乳动物中，冬眠的启动是由生理机制控制的，其特征是心率、呼吸率和血压下降（Fishman和Lyman，1961；Mohr等人，2020）。深度低温状态（滞育）会伴随间歇性的苏醒期，在此期间冬眠的哺乳动物会短暂恢复到正常体温，从而维持生理平衡（Utz和Breukelen，2013；Mohr等人，2020）。对于变温动物而言，新陈代谢率和苏醒是由环境驱动的，并直接与环境温度相关（Fishman和Lyman，1961；Milsom和Jackson，2011）。

关于哺乳动物冬眠者的研究显示，温度上升会增加能量消耗高的苏醒频率，并加速脂肪储备的消耗（Pretzlaff和Dausmann，2012；Wells等人，2022）。另一方面，春季提前苏醒和雪提前融化可以延长生长季节，有利于某些物种的繁殖和越冬生存（Falvo等人，2019；Wells等人，2022）。同样，全球变暖也会扰乱爬行动物的冬眠模式，促使它们在食物稀缺时提前活动（Shine，2005；Rugiero等人，2013；Moss和MacLeod，2022）。在冬季，蜥蜴可能在阳光充足且温暖的日子里出现在地面上（Sakelarieva等人，2023），但频繁苏醒的个体会消耗过多能量，导致其适应能力低于深度冬眠的个体（Raselimanana等人，2025）。尽管较长的生长季节允许更多的能量储存，但在某些蜥蜴物种中，较冷的冬季与更高的存活率相关（Zani等人，2012；Wilson和Cooke，2004）。研究发现，长时间的寒冷暴露会触发春季繁殖所需的生理过程（Lutterschmidt等人，2022；Raselimanana等人，2025）。

之前已有研究探讨了爬行动物冬眠的稳态机制，包括蜥蜴（Afifi和Alkaladi，2014；Capraro等人，2019, 2020）、蛇（Al-Badry等人，1992；El-Deib，2005；Holden等人，2021）和龟类（Packard和Packard，2004；Tang等人，2021；Jackson，2002）。气候变暖的影响通过多种适应性反应得到缓解，包括地理分布调整和生理调节（Kravchenko等人，2025）。当全球气候变化导致温度上升时，支持在低温下生存的生理适应可能会变得困难（Zhang等人，2022）。尽管物候变化是气候变化最明显的后果之一（Wells等人，2022），但对改变后的冬眠条件的生理适应仍知之甚少。

在生物系统中，复杂的抗氧化防御系统的主要作用是保护细胞免受活性氧（ROS）的损害。由于ROS是线粒体膜上电子传输系统的不可避免的副产品，因此预计氧气消耗量与ROS的产生量呈正相关（Bury等人，2018）。这表明在冬眠季节氧化应激和氧化损伤的风险较低（Patnaik和Sahoo，2021）。尽管抗氧化防御系统在维持氧化还原平衡中起着关键作用，但只有少数研究探讨了温度升高、温度变化和苏醒频率增加对蜥蜴的影响（Zhang等人，2025；Raselimanana等人，2025）。据我们所知，尚未有研究探讨缩短冬眠持续时间对蜥蜴氧化应激标志物和氧化还原稳态维持的影响。

普通壁蜥（Podarcis muralis）主要分布于欧洲，是Podarcis属中分布范围最广的物种（Oskyrko等人，2020；Speybroeck等人，2016）。在巴尔干地区，它的冬眠期通常从11月底持续到次年4月初（Speybroeck等人，2016）。随着冬季的临近，普通壁蜥像其他温带气候下的变温动物一样，会寻找合适的防霜避难所，如地洞、墙壁裂缝或落叶和细枝下（Grenot等人，2000）。

本研究的主要目的是探讨在实验室模拟的冬眠条件下，冬眠温度和持续时间如何影响普通壁蜥（Podarcis muralis）的氧化状态。具体目标包括：i) 研究两种冬眠温度（约2.5°C和约5.5°C）和两种冬眠持续时间（三个月和四个月）对氧化还原稳态关键成分的影响，包括总谷胱甘肽（GSH）、抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶[SOD]、过氧化氢酶[CAT]、谷胱甘肽过氧化物酶[GSH-Px]和谷胱甘肽-S-转移酶[GST]）、硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）水平以及肝脏和尾巴中的蛋白质羰基浓度（CP）；ii) 评估实验组间的多变量氧化应激谱；iii) 研究肝脏和尾巴中的氧化反应相关性，以确定尾巴组织是否可以作为评估冬眠适应性的替代指标。

实验设计

2023年10月24日，使用标准套索技术在塞尔维亚贝尔格莱德的Avala地区（海拔500米，坐标44.6896°N, 20.5141°E）捕获了40只成年雄性Podarcis muralis（环境保护部许可证编号353-01-214/2023-04）。捕获的蜥蜴被送往“Sini?a Stankovi?”生物研究所–塞尔维亚共和国国家研究所的实验室。蜥蜴被饲养在四个

形态参数和葡萄糖浓度

表1展示了蜥蜴形态参数的描述性统计数据（冬眠前后体重、身体和尾巴长度以及身体、肝脏和尾巴的质量）。

单因素方差分析显示，实验组之间在冬眠前后体重、身体质量、肝脏质量和尾巴质量方面没有显著差异（F = 0.774, P = 0.549；F = 2.233, P = 0.086；F = 2.196, P = 0.090；F = 2.242, P = 0.085；F = 1.301, P = 0.287）。

配对t检验显示蜥蜴的体重

讨论

在实验室诱导的冬眠后，实验组之间蜥蜴的身体质量和肝脏质量没有显著差异。实验期间水分的可用性可能影响了实际组织质量的测量，因为组织质量的损失主要是由能量储备（如脂肪和糖原）的消耗引起的。冬眠期间蜥蜴的体重可能受到水分状况的显著影响，水分充足的个体

结论

本研究的结果揭示了Podarcis muralis在冬眠期间发生的生理调节动态，有助于理解其对气候变暖和物候变化的适应能力。普通壁蜥在所有研究的冬眠条件下都保持了稳定的氧化还原状态，这反映了它们广泛的地理分布和适应不同海拔梯度的能力。所研究的冬眠温度和持续时间条件导致了

CRediT作者贡献声明

Branka Gavrilovi?：撰写、审稿与编辑、方法学、实验设计。Mihailo Mili?evi?：撰写、审稿与编辑、方法学、实验设计。Tijana Radovanovi?：撰写、审稿与编辑、方法学、实验设计。Marko Proki?：撰写、审稿与编辑、验证、监督、实验设计。Tamara Petrovi?：撰写、审稿与编辑、可视化、方法学、实验设计。Svetlana Despotovi?：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、可视化

未引用参考文献

Hermes-Lima和Zenteno-Savín，2002；IPCC等人，2013；IPCC等人，2021；Lenth和Piaskowski，2025；Utz和Van Breukelen，2013。

伦理标准

实验程序得到了塞尔维亚共和国农业、林业和水资源管理部动物福利局的批准（决定编号0004772822023 14841 002 000 323 022）。所有动物实验均符合欧洲指令（2010/63/EU）关于用于实验和其他科学目的的动物保护的规定。

数据可用性声明

支持本研究的数据位于补充文件中（数据集及补充表格和图表）。

资金声明

本研究得到了塞尔维亚共和国科学、技术发展和创新部的支持，项目编号为451-03-136/2025-03/200007。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢本文所述结果符合联合国2030年议程中的可持续发展目标13（气候行动）。